p-V- Diagramm ... p-T-Diagramm

In den Physikbildungsstandards stehen folgende Kompetenzen:

Kompetenz Nr. 3:

Formalisierung und Mathematisierung in der Physik

Die Schülerinnen und Schüler können den funktionalen Zusammenhang zwischen physikalischen Größen erkennen, grafisch darstellen und Diagramme interpretieren und sie können funktionale Zusammenhänge selbstständig finden

Kompetenz Nr. 4:

Spezifisches Methodenrepertoire der Physik

Die Schülerinnen und Schüler können Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen untersuchen, Experimente selbstständig planen, durchführen, auswerten, grafisch veranschaulichen und einfache Fehlerbetrachtungen vornehmen. Sie können computerunterstützte Messwerterfassungs- und Auswertungssysteme im Praktikum selbstständig einsetzen.

In den Bildungsstandards steht der Druckbegriff schon in einer ersten didaktischen Reduktion in den Naturphänomenen. In den weiteren Klassenstufen wird diese erste Annäherung mehr oder weniger ausgebaut. Diese Teamarbeit ist eine Gelegenheit, sich dieser Thematik - mit Alltagsbezug - zu nähern

Versuchs-Material

• Notebook, Daten-Logger-Software, Datenlogger, Netzteil
• USB-Verbindungskabel, Drucksensor
• p-T-Anordnung
• p-V-Anordnung

Hypothese/Theorie → Vorhersage

[V.01]

Welches p-T-Diagramm erwarten Sie, wenn Sie die Metallkugel in heißes Wasser tauchen?

[V.02]

Welches p-V-Diagramm erwarten Sie, wenn Sie die Luftmenge im Kolben komprimieren?

[V.03]

Eine Pressluftflasche wird mit einem Kompressor gefüllt. Der Kompressor presst ein großes Luft-Volumen in eine kleine Stahl-Flasche. Diskutieren Sie Temperatur, Volumen, Energie, Druck, Entropie während der Kompression der Luft.

[V.04]

Nun steht diese Pressluftflasche verschlossen, lange genug im Schrank, so dass die ganze Flasche im thermodynamischen Gleichgewicht mit der Umgebung ist. Was bedeutet das?

[V.05]

Diskutieren Sie nun in dieser Phase erneut Temperatur, Volumen, Energie, Druck, Entropie!

[V.06]

Nun wird die Flasche geöffnet und ein Presslufthammer damit betrieben. Woher kommt die Mechanische Energie, die der Presslufthammer aufbringt? Diskutieren Sie erneut Temperatur, Volumen, Energie, Druck, Entropie bei diesem Vorgang.

Vorhersage → Experiment

• Installieren Sie das Notebook, den Datenlogger und die Daten-Logger-Software
• Überprüfen Sie Ihre Vorhersagen, Vermutungen im Experiment.

Reflexion

• Finden Sie andere Problemstellungen, in denen die Diskussion der Entropie eine entscheidende Rolle spielt.

Download des gesamten Workshops 2

Workshop 2: Experiment - Messerfassung: Herunterladen [pdf] [1,2 MB]

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